下中的一種、兩種或更多種:摻雜釓的氧化鈰(GDC)、摻雜釓的氧化鋯(GDZ)、摻雜釤的氧化鈰(SDC)、摻雜釤的氧化鋯(SDZ)、摻雜釔的氧化鈰(YDC)、摻雜釔的氧化鋯(YDZ)、氧化釔穩定的氧化鋯(YSZ)和氧化鈧穩定的氧化鋯(ScSZ)。陶瓷珠的形狀不受限制,并且例如,陶瓷珠的形狀可以為球形、圓柱形、圓錐形或不規則形狀。
[0035]在噴射方法中,噴射(spray)速度沒有特別限制,而噴射速度可以在0.lm/s以上且41.6m/s以下的范圍內。僅在噴射速度為0.lm/s以上時,可以對陽極支撐體進行表面處理,并且僅在噴射速度為41.6m/s以下時,可以防止在噴射速度過大的情況中陽極支撐體的強度明顯變弱的問題。
[0036]在噴射方法中,噴射壓力沒有特別限制,而噴射壓力可以為0.5巴以上且5巴以下。
[0037]金屬可以是選自以下中的一種、兩種或更多種:Zr、Ce、T1、Mg、Al、S1、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Mo、Y、Nb、Sn、La、Ta、V和Nd。優選地,可以使用祖。附可以具有高的電子傳導性,并且同時可以吸附氫和烴基燃料,以獲得高的電極催化劑活性。此外,與鉑等相比,Ni作為電極材料的優點在于Ni的成本低。
[0038]具有氧離子傳導性的無機氧化物可以是選自以下中的一種、兩種或更多種:摻雜釓的氧化鈰(GDC)、摻雜釓的氧化鋯(GDZ)、摻雜釤的氧化鈰(SDC)、摻雜釤的氧化鋯(SDZ)、摻雜釔的氧化鈰(YDC)、摻雜釔的氧化鋯(YDZ)、氧化釔穩定的氧化鋯(YSZ)和氧化鈧穩定的氧化錯(ScSZ)。優選地,可以使用摻雜IL的氧化鋪(GDC)或氧化乾穩定的氧化錯(YSZ)。
[0039]經表面處理的表面可以包括寬度為0.5微米以上且10微米以下的凹凸結構,并且凹凸結構的最高點與最低點之間的高度差可以為陽極支撐體的總厚度的0.1%以上且50%以下。當高度差在上述范圍內時,可以獲得根據表面處理的表面積的增加效果,并且可以維持陽極支撐體的物理強度。可以根據借助于使用噴射方法而進行噴射的材料的尺寸(例如,在球形的情況下,球的直徑)來調節凹凸結構的寬度。隨著噴射顆粒尺寸的增加,凹凸結構的寬度同樣趨于增加,并且隨著噴射顆粒尺寸的減小,凹凸結構的寬度趨于變窄。可以通過光學輪廓儀來測量凹凸結構的寬度和深度,并且更精確地,可以通過借助于電子顯微鏡(SEM)對截面進行照相來測量凹凸結構的寬度和深度。
[0040]在本說明書中,寬度意指在凹凸結構的截面中任意一個凹部的最低點到相鄰凹部的最低點的距離。在這種情況下,相鄰凹部意指其間介入有一個凸部的兩個凹部。也就是說,凹凸結構的寬度意指當從上表面觀看凹凸結構時脊或谷之間的直線距離,并且凹凸結構的最高點與最低點之間的高度差意指從包括最深脊的表面到最高點的垂直距離。參考圖1,A意指凹凸結構的寬度,并且可以通過在陽極支撐體中形成的凹凸結構的頂視圖中的脊之間的直線距離來測量。
[0041]在本說明書中,凹凸結構的最高點與最低點之間的高度差可以意指從包括凹凸結構的最低點的表面到凹凸結構的最高點的垂直距離。參考圖1,由B表示的深度表示包括在圖1中所測量的位置處的任意一個凹凸結構的低點的平面與凹凸結構具有最高點的脊之間的垂直距離。在整個陽極支撐體中,從具有凹凸結構的最低谷的表面(也就是說,包括凹凸結構的最低點的表面)到具有凹凸結構的最高脊的點(也就是說,凹凸結構的最高點)的垂直距離可以是凹凸結構的最高點與最低點之間的高度差。凹凸結構的最高點與最低點之間的高度差可以意指經表面處理的表面的最低點與最高點之間的差。
[0042]當制造陽極支撐體時,在進行噴射表面處理的情況中,與沒有進行噴射表面處理的情況相比,支撐體的表面積可以增加為1.5倍以上且10倍以下。與在表面處理之前的表面積相比,經表面處理的表面的表面積可以增加為1.5倍以上且10倍以下。通過增加表面積,有增加三相邊界(TPB)并且改善燃料電池性能的效果。此外,有防止界面的分層現象的效果Ο
[0043]經表面處理的表面的粗糙度可以為150納米以上且900納米以下。如果粗糙度為150納米以上,則表面處理效果優異,并且如果粗糙度為900納米以下,則可以防止燃料電池在高溫下工作的同時可能由于陽極支撐體的裂縫而使燃料電池破裂的問題。
[0044]粗糙度意指中心線平均粗糙度(Ra:算術平均粗糙度)。通過在基于中心線的參考長度中對峰(mountain)和谷的高度和深度進行平均來獲得中心線平均粗糙度,并且中心線平均粗糙度意指中心線與平均線之間的距離。當繪出平均截面曲線和水平直線時,在參考長度中的中心線表示當由直線包圍的區域與截面曲線彼此相同時的直線。
[0045]可以通過任意的方法來測量表面粗糙度,只要該方法是相關領域已知的即可,并且例如,可以通過使用光學輪廓儀來測量表面粗糙度。
[0046]經表面處理的表面的面積比電阻(ASR)可以為0.01 Ω cm2以上且0.45 Ω cm2以下。在這種情況下,可以通過任意方法來測量面積比電阻,只要該方法是相關領域已知的即可,并且例如,可以通過高溫阻抗方法來測量面積比電阻。面積比電阻(ARS)是電解質與電極之間的界面的交流阻抗性質,并且隨著面積比電阻值的減小,電解質與電極之間的界面電阻可以減小,以獲得高的燃料電池性質。根據本申請的示例性實施方案,可以通過表面處理來增加界面的面積以增加進行反應的位置的數目。因此,可以將表面電阻(面積比電阻)減小到上述范圍內以改善燃料電池的性能。
[0047]陽極支撐體的厚度通常可以為0.5毫米以上且50毫米以下。更具體地,厚度可以為1毫米以上且10毫米以下。當厚度在上述范圍內時,可以維持物理強度以獲得燃料電池的穩定性,并且由于低的電阻,可以獲得高的燃料電池性能。
[0048]在陽極支撐體的上述材料中,可以單獨使用一種,當材料混合時可以使用兩種或更多種,可以單獨形成陽極支撐體,在陽極支撐體上還可以形成另外的陽極,并且還可以通過使用不同的陽極材料來形成具有多層結構的陽極。可替代地,在陽極支撐體中,為了在燒結期間延緩陽極支撐體的致密化,當金屬氧化物以及具有氧離子傳導性的無機氧化物為起始原料時,可以使用幾微米或更大的粗糙顆粒。在這種情況下,因為在燒結之后,可能不會充分地形成陽極中發生氣體反應的三相邊界(TPB),所以在陽極支撐體與電解質之間還可以包括功能層(FL),該功能層(FL)具有與陽極支撐體的組成相同的組成以及小的顆粒尺寸。
[0049]本申請的一個示例性實施方案提供了一種通過上述制造方法而制造的固體氧化物燃料電池的陽極支撐體。
[0050]本申請的一個示例性實施方案提供了一種制造固體氧化物燃料電池的方法,該方法包括:通過使用上述制造方法來制備陽極支撐體;以及在陽極支撐體的經表面處理的表面上施加具有離子傳導性的無機氧化物以形成電解質。
[0051]包含在電解質中的無機氧化物可以與包含在陽極支撐體中的無機氧化物相同。
[0052]電解質應當致密,使得空氣與燃料不會混合,氧離子傳導性應當高,而電子傳導性應當低。此外,在電解質中,具有非常大的氧分壓差的陽極和陰極設置在兩側,并且因此在寬的氧分壓區中,需要維持上述物理性質。
[0053]對包含在電解質中的無機氧化物沒有特別限制,只要是在相關技術領域中通常使用的無機氧化物即可,并且例如,無機氧化物可以包含選